1.酶的概念剖析
(1)本质与作用
(2)作用机理
①活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
②作用机理:降低化学反应的活化能。
2.酶的特性
(1)高效性:催化效率大约是无机催化剂的~倍。
(2)专一性:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
(3)作用条件较温和:在最适宜的温度和pH条件下,酶的活性最高。高温、过酸、过碱会使酶的空间结构遭到破坏而失活;低温条件下酶的活性很低,但空间结构稳定。
3.探究影响酶活性的因素实验
(1)实验原理 ①探究温度对酶活性的影响
a.
b.鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉的水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
②探究pH对酶活性的影响
a.鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。
(2)实验步骤
①温度对酶活性的影响
②pH对酶活性的影响
考向一酶的本质与作用
1.下列关于酶的叙述,正确的是(
)
A.酶提供了反应过程所必需的活化能从而提高了化学反应速率
B.活细胞能通过转录、翻译产生酶,或通过转录产生酶
C.人体中酶的活性受温度、pH的影响,并只能在人体的内环境中起作用
D.酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
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B
酶的作用机理是降低化学反应所需的活化能,A项错误;酶的化学本质是蛋白质(经转录、翻译合成)或RNA(经转录合成),B项正确;酶在细胞内或细胞外均可起作用,C项错误;在细胞内发挥作用的酶一般不需要内质网和高尔基体的加工,少数酶是RNA,其合成不需要核糖体、内质网和高尔基体参与,D项错误。
规律总结
对酶在细胞代谢中作用的理解
(1)酶只能催化热力学上允许进行的反应。
(2)酶通过降低活化能加快化学反应速率。
(3)在反应前后,酶的化学性质和数量将保持不变。
(4)酶既可在细胞内,也可在细胞外发挥催化作用。
(5)由于酶的催化作用,细胞代谢才能在温和条件下快速进行。
2.下列关于酶的叙述,正确的是(
)
A.酶具有催化作用并都能与双缩脲试剂反应呈紫色
B.细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关
C.酶适宜在最适温度及最适pH条件下长期保存
D.各种酶的最适条件都相同,其催化效率受温度和pH的影响
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B
酶大多数是蛋白质,少数是RNA,RNA不能与双缩脲试剂反应呈紫色,A错误;酶具有专一性,即每一种酶只能催化一种或者一类化学反应,细胞代谢能够有条不紊地进行与酶的专一性有关,B正确;在最适温度和pH值条件下,酶的活性最强,不适合酶的长期保存,C错误;不同种酶的最适条件不一定相同,如胃蛋白酶的最适pH是2,唾液淀粉酶的最适pH是7,胰蛋白酶的最适pH是8.6,D错误。
考向二酶的特性与影响因素
3.用过氧化氢进行相关实验,根据实验结果绘制得到相应曲线图。其中对酶的特性分析错误的是(
)
A.图甲、图乙分别说明酶具有高效性和催化作用
B.图丙、图丁说明温度和pH能够改变酶的催化效率
C.图甲、图乙所示实验中的自变量分别是催化剂的种类、有无催化剂
D.根据图丙、图丁实验结果可知,最适温度和最适pH条件下绘制的曲线一定位于两曲线之间
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D
据图分析,甲图的自变量是铁离子和过氧化氢酶,说明酶具有高效性;乙图用过氧化氢酶与未加催化剂相比,说明酶具有催化作用,A正确。图丙的自变量是温度,图丁的自变量是pH,说明酶的活性受温度和pH的影响,B正确。图甲、图乙所示实验中的自变量分别是催化剂的种类、有无催化剂,C正确。最适温度和最适pH条件下绘制的曲线可能位于两曲线之间,也可能在两曲线之外,D错误。
解题技巧
“四步法”分析酶促反应曲线
(1)识标:“识标明变量”。明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线:“析线理关系”。分析酶促反应曲线走势,明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点):“抓点求突破”。明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断:“先分后合巧辨析”。对于多条酶促反应曲线图,根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出),首先对每一条曲线单独分析,进行比较,判断曲线间有无联系或找出相互关系,然后综合分析。
4.某实验小组利用过氧化氢做了如下实验,则相关说法正确的是(
)
A.a组和c组对照,说明酶具有催化作用
B.b组和c组对照,说明酶具有高效性和专一性
C.c组和d组对照,说明高温会破坏酶的结构使酶失活
D.c组和e组对照,可排除肝脏研磨液中其他物质的影响
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D
a组高温也会加快过氧化氢的分解速度,不能与c组对照说明酶具有催化作用,A项错误;b组与c组对照,说明酶具有高效性,但不能说明酶具有专一性,B项错误;c组与d组对照,说明酶的活性受温度影响,高温会使酶失去活性,但不能确定是否是由于空间结构改变引起的,C项错误;c组是实验组,e组是对照组,c组和e组的自变量是是否含有过氧化氢,该对照实验说明气泡来自过氧化氢的分解,排除肝脏研磨液中其他物质的影响,D项正确
考向三探究温度、pH对酶活性的影响
5.下列有关探究温度、pH对酶活性影响的实验设计合理的是(
)
A.实验①
B.实验②
C.实验③
D.实验④
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B
过氧化氢受热会加快分解,不宜用于探究温度对酶活性的影响;溶液的pH会影响淀粉的水解,并且碘液可与碱反应,斐林试剂可与酸反应,不宜用淀粉酶探究pH对酶活性的影响;因此一般用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响,用淀粉酶探究温度对酶活性的影响。
用梯度法确定酶的最适温度和pH
设计思路:常用“梯度法”来探究酶的最适温度(或pH),设计实验时需设置一系列不同温度(或pH)的实验组进行相互对照,最后根据实验现象得出结论——酶促反应时间最短的一组所处的温度(或pH)即为最适温度(或pH)。相邻组间的差值(即梯度值)越小,测得的最适温度(或pH)就越精确。
6.下图表示在20℃、不同pH条件下,向等量的反应物中加入等量的某种酶后,生成物的量与时间的关系曲线,下列结论错误的是(
)
A.此实验中,不同pH为自变量,生成物的量为因变量,20℃为无关变量
B.随pH从5升高到7,酶的活性逐渐降低
C.该酶的最适pH为5
D.若将温度改为15℃,酶的最适pH不会发生改变
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C
依据实验结果的曲线图可知:本实验的自变量是时间和pH,因变量是生成物的量,温度等其他对实验结果有影响的变量均为无关变量,A正确;生成物的量在达到最大值之前,在相同时间内,pH从5升高到7所对应曲线的酶促反应速率依次减慢,说明酶的活性逐渐降低,B正确;在pH为5、6、7这三种实验条件下,pH为5时酶的活性最高,但因缺乏pH小于5和pH在5~6之间的实验组,所以不能判断该酶的最适宜pH是5,C错误;酶的最适pH是酶的一种性质,不会因温度的改变而发生改变,D正确。考向四与酶有关的实验设计
7.下列有关酶的实验设计思路,正确的是(
)
A.利用过氧化氢和过氧化氢酶探究温度对酶活性的影响
B.利用淀粉、蔗糖、淀粉酶和碘液验证酶的专一性
C.利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性
D.利用胃蛋白酶、蛋清和pH分别为3、7、11的缓冲液验证pH对酶活性的影响
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C
因为过氧化氢不稳定,在高温下会自行分解成水和氧气,从而不能正确表现温度对酶活性的影响;利用淀粉、蔗糖、淀粉酶验证酶的专一性,只能用斐林试剂鉴定,根据是否有砖红色沉淀来判断淀粉酶是否对二者都有催化作用,从而探究酶的专一性,不能用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被分解;可利用过氧化氢、新鲜的猪肝研磨液和氯化铁溶液研究酶的高效性;胃蛋白酶的最适pH为1.5,验证pH对酶活性的影响应设置在最适pH左右。
酶实验探究的两种方法
(1)试剂检测探究酶的本质
①设计思路:从酶的化学本质上来讲,绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。在高中教材中常见的一些酶,如淀粉酶、蛋白酶等,其本质都是蛋白质。所以,对酶本质的验证常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此,使用双缩脲试剂进行鉴定即可。
②设计方案
(2)对比法探究酶的高效性
①设计思路:通过将不同类型催化剂(主要是酶与无机催化剂)催化底物的反应速率进行比较,得出结论。
②设计方案
(3)对比法探究酶的专一性
①设计思路:常见的方案有两种,即底物相同但酶不同或底物不同但酶相同,最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。
②设计方案
8.某同学进行了下列有关酶的实验:
甲组:淀粉溶液+新鲜唾液+斐林试剂→有砖红色沉淀
乙组:蔗糖溶液+新鲜唾液+斐林试剂→无砖红色沉淀
丙组:蔗糖溶液+蔗糖酶溶液+斐林试剂→?
下列叙述正确的是(
)
A.丙组的实验结果是“无砖红色沉淀”
B.加入斐林试剂后通常还应沸水浴加热
C.该同学的实验目的是验证酶的专一性
D.为省去水浴加热步骤,可用碘液代替斐林试剂
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▼
C
丙组中,蔗糖酶可以把蔗糖水解为葡萄糖与果糖,二者均为还原糖,其在水浴加热条件下与斐林试剂反应会产生砖红色沉淀,A错误;加入斐林试剂后通常还应水浴加热,水浴加热的温度在50~65℃之间,B错误,实验中淀粉酶能分解淀粉,不能分解蔗糖,而蔗糖只能被蔗糖酶分解,证明酶具有专一性,C正确;碘液只能检测淀粉是否水解,而不能检测蔗糖是否水解,D错误。
1.下列有关酶的叙述不正确的是(
)
A.吞噬细胞的溶酶体中不含有分解硅尘的酶
B.脲酶可与双缩脲试剂反应产生紫色络合物
C.溶菌酶能够溶解细菌的细胞膜,具有抗菌消炎的作用
D.基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状
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▼
C
吞噬细胞中的溶酶体缺乏分解硅尘的酶,而硅尘却能破坏溶酶体膜,使其中的水解酶释放出来,破坏细胞结构,使细胞死亡,最终导致肺功能受损,A正确;脲酶的化学本质是蛋白质,能够与双缩脲试剂反应产生紫色络合物,B正确;细菌细胞壁的成分是肽聚糖,溶菌酶能够溶解大多数细菌的细胞壁,具有抗菌消炎的作用,C错误;基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状,D正确。
2.下列与酶相关实验的叙述,正确的是(
)
A.探究性实验和验证性实验的实验结果都是未知的
B.低温能够降低酶活性的原因是低温破坏了酶的空间结构
C.探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性时,可以用碘液进行鉴定
D.探究温度对酶活性的影响时,为确保实验结果的准确性,应将酶与底物溶液分别在相应的实验温度下保温后再混合
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▼
D
探究性实验的实验结果是未知的,验证性实验的实验结果是已知的,A错误;低温能够降低酶活性,但是低温条件下,酶的空间结构稳定,高温会破坏酶的空间结构,B错误;探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性时,不能用碘液进行鉴定,因为蔗糖不管能否被淀粉酶分解,都不能用碘液检测出来,C错误;酶具有高效性,故探究温度对酶活性的影响时,应将酶与底物溶液在不同温度下分别保温后,再将相同温度条件下的酶和底物混合,保证反应是在特定温度下进行的,D正确。
3.下图表示“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验。有关分析合理()
A.本实验的自变量是不同的催化剂
B.本实验的无关变量有温度和酶的用量等
C.1号与2号、1号与4号可分别构成对照实验
D.分析1号、2号试管的实验结果可知加热能降低反应的活化能
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▼
C
实验过程中可以变化的因素称为自变量。由图可知,在4支含等量过氧化氢溶液的试管中,1号试管不做处理、2号试管用90℃水浴加热处理、3号试管滴加2滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液、4号试管滴加2滴质量分数为20%的肝脏研磨液,1号试管是对照组,2号、3号和4号试管分别进行的操作是加热、无机催化剂、酶,这些处理就是自变量,因此该实验的自变量是不同的反应条件,A项错误;除自变量外,实验过程中存在的会影响实验现象或结果的因素或条件称为无关变量,由A项分析可知,过氧化氢的浓度、溶液体积、反应时间,酶的用量等是无关变量,而温度是自变量之一,B项错误;1号与2号对照可说明加热能促进过氧化氢分解,1号与4号对照,可得出过氧化氢酶能催化过氧化氢分解,C项正确;加热能加快过氧化氢分解速率,而不是降低反应的活化能,D项错误。
4.在过氧化氢酶催化下,H2O2分解释放的O2与愈创木酶反应生成茶褐色产物;氧气产生越多,溶液颜色越深。为探究pH对过氧化氢酶活性的影响,某研究小组运用比色法,测定了5min内茶褐色产物相对值的变化,结果如图所示。下列叙述正确的是(
)
A.实验结果说明过氧化氢酶的最适pH是6
B.依据0~1min的曲线斜率,能比较不同pH条件下的酶活性
C.pH为5~8的缓冲液处理组,反应完全结束时的产物相对值不同
D.在pH为3的缓冲液中过氧化氢酶因肽键结构被破坏而失活
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▼
B
实验结果不能说明过氧化氢酶的最适pH是6,只能说明pH为6时,更接近最适pH,A错误。曲线斜率可以真实反映酶促反应速率的快慢,所以依据0~1min的曲线斜率,可比较不同pH条件下的酶活性,B正确;因加入的反应物H2O2的量为无关变量,在酶促反应中H2O2的量是一定的,所以pH为5~8缓冲液处理组,反应结束时的产物相对量是相同的,C错误;过酸或过碱都会使酶的空间结构遭到破坏而失活,分析曲线图可知:在pH为3的缓冲液中过氧化氢酶因空间结构被破坏而失活,D错误。
5.某生物兴趣小组研究甲、乙、丙三种微生物体内同一种酶的活性与温度的关系时,根据实验结果绘制如下曲线图。下列相关叙述正确的是(
)
A.降低化学反应活化能效率最高的是微生物甲中的酶
B.在30℃条件下竞争能力最强的一定是微生物丙
C.对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶
D.若将温度改为pH,则所得实验结果曲线与图示结果相同
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C
据图分析,不同的温度条件下,降低化学反应活化能效率最高的酶的种类不同,A错误;在30℃条件下竞争能力最强的微生物应该是乙,B错误;对温度适应范围最广的最可能是微生物乙中的酶,C正确;低温的作用机理和强酸、强碱以及高温不同,因此若将温度改为pH,则所得实验结果曲线与图示结果不完全相同,D错误。
6.将少许的二氧化锰和新鲜土豆匀浆分别加入到等量过氧化氢溶液中,检测两者产生的气体量。下列有关该实验结果的预测图(实线为加入二氧化锰产生的气体量,虚线为加入土豆匀浆产生的气体量),正确的是(
)
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C
土豆匀浆里有酶,属于生物催化剂,而二氧化锰是化学(无机)催化剂,酶具有高效性,在开始相同的时间内,酶产生的气体量多,又加入到等量过氧化氢溶液中,故最终产生的气体量一样多,故选C。
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